肿瘤多因素多步骤发病机制.ppt
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1、学习目的与要求学习目的与要求1 1、掌握肿瘤病因中的环境因素和遗传因素、掌握肿瘤病因中的环境因素和遗传因素2 2、掌握肿瘤发病的多阶段理论、掌握肿瘤发病的多阶段理论3 3、熟悉肿瘤发生过程中的环境因素与遗、熟悉肿瘤发生过程中的环境因素与遗 传因素间的相互作用传因素间的相互作用4 4、了解肿瘤病因的研究进展、了解肿瘤病因的研究进展肿瘤的发生、发展涉及到多种因素的相互肿瘤的发生、发展涉及到多种因素的相互 作用,呈现多阶段、多步骤变化特征的病作用,呈现多阶段、多步骤变化特征的病 理过程理过程肿瘤的恶性表型是多种因素相互作用,经肿瘤的恶性表型是多种因素相互作用,经 过长期演化最终导致的过长期演化最终导
2、致的获得性的环境因素获得性的环境因素 体细胞基因组的突变体细胞基因组的突变 遗传性突变遗传性突变 化学致癌物化学致癌物 (基因因素)(基因因素)电离辐射电离辐射 激活促进生长的激活促进生长的 灭活肿瘤灭活肿瘤 生物致癌因素生物致癌因素 癌基因癌基因 抑制基因抑制基因(病毒、(病毒、HP、寄生虫)、寄生虫)改变了的基因产物的表达改变了的基因产物的表达 和调节性基因产物的丧失和调节性基因产物的丧失 多克隆性增生多克隆性增生 附加附加 突变突变 转化和转化和 恶性肿瘤恶性肿瘤 单克隆性增生单克隆性增生 演进过程演进过程 附加附加 突变突变 异质性异质性 第一节第一节 环境致癌因素环境致癌因素一、化学
3、致癌因素一、化学致癌因素17751775年,年,Percivall PottPercivall Pott发现童年时当过烟囱清发现童年时当过烟囱清 扫工的男性患阴囊癌的比例增高扫工的男性患阴囊癌的比例增高100100年之后,年之后,VolkmanVolkman和和BellBell观察到与石蜡油和煤观察到与石蜡油和煤 焦油接触的工人易患皮肤癌焦油接触的工人易患皮肤癌此外,德国科学家此外,德国科学家RehnRehn报道接触苯胺的工人能发报道接触苯胺的工人能发 生泌尿道膀胱肿瘤生泌尿道膀胱肿瘤19151915年,年,YamagiwaYamagiwa和和IchikawaIchikawa反复用煤焦油涂擦兔
4、反复用煤焦油涂擦兔 耳成功地诱发了皮肤癌耳成功地诱发了皮肤癌CookCook等,相继证明多种化学致癌物与动物肿瘤有关等,相继证明多种化学致癌物与动物肿瘤有关随着现代工业的迅速发展,新的化学致癌物随着现代工业的迅速发展,新的化学致癌物 (chemical carcinogenchemical carcinogen)与日俱增,近几年来,通过)与日俱增,近几年来,通过 流行病学与病因学研究证实,对动物有致癌作用的化流行病学与病因学研究证实,对动物有致癌作用的化 学物质已达学物质已达20002000余种,其中余种,其中有些可能与人类肿瘤的形有些可能与人类肿瘤的形 成有关。成有关。(一)化学致癌物的分类
5、(一)化学致癌物的分类按作用方式按作用方式直接致癌物直接致癌物间接致癌物间接致癌物促癌物促癌物1 1、直接致癌物(、直接致癌物(direct carcinogendirect carcinogen)是指这类化学物质进入机体后能与体内细胞直接作是指这类化学物质进入机体后能与体内细胞直接作用,不需代谢就能诱导正常细胞癌变的化学致癌物。用,不需代谢就能诱导正常细胞癌变的化学致癌物。特点:特点:(1 1)致癌力较强)致癌力较强(2 2)致癌作用快速)致癌作用快速如:各种致癌性烷化剂、亚硝酰胺类致癌物等。如:各种致癌性烷化剂、亚硝酰胺类致癌物等。是指这类化学物质进入体后需经体内是指这类化学物质进入体后需
6、经体内微微粒体混合功能氧化酶粒体混合功能氧化酶活化,变成化学性质活活化,变成化学性质活泼的形式方具有致癌作用的化学致癌物。泼的形式方具有致癌作用的化学致癌物。广泛存在于外界环境广泛存在于外界环境 常见的有多环芳烃、芳香胺类、亚硝胺常见的有多环芳烃、芳香胺类、亚硝胺及真菌毒素等。及真菌毒素等。2 2、间接致癌物(、间接致癌物(indirect carcinogenindirect carcinogen)3 3、促癌物:、促癌物:或称肿瘤促进剂(或称肿瘤促进剂(tumor tumor promoting agentpromoting agent)单独作用于机体内无致癌作用,单独作用于机体内无致癌作
7、用,但能促进其他致癌物诱发肿瘤形但能促进其他致癌物诱发肿瘤形成。成。常见的促癌物有巴豆油(佛波醇常见的促癌物有巴豆油(佛波醇二酯)、糖精及苯巴比妥(二酯)、糖精及苯巴比妥(PBPB)等。等。根据化学致癌物与人类肿瘤的关系根据化学致癌物与人类肿瘤的关系肯定致癌物肯定致癌物可疑致癌物可疑致癌物潜在致癌物潜在致癌物1 1、肯定致癌物、肯定致癌物 是指经流行病学调查确定并且临床医师和科学工是指经流行病学调查确定并且临床医师和科学工作者都承认对人和动物有致癌作用,其致癌作用具有作者都承认对人和动物有致癌作用,其致癌作用具有剂量反应关系的化学致癌物。剂量反应关系的化学致癌物。2 2、可疑致癌物、可疑致癌物
8、 具有体外转化能力,而且接触时间与发癌率相关,具有体外转化能力,而且接触时间与发癌率相关,动物致癌实验阳性,但结果不恒定,此外,这类致癌动物致癌实验阳性,但结果不恒定,此外,这类致癌物缺乏流行病学方面的证据。物缺乏流行病学方面的证据。3 3、潜在致癌物、潜在致癌物 一般在动物实验中可获得某些阳性结果,但在人一般在动物实验中可获得某些阳性结果,但在人群中尚无资料证明对人具有致癌性。群中尚无资料证明对人具有致癌性。表表3-13-1与人类肿瘤有关的部分致癌物与人类肿瘤有关的部分致癌物肯定致癌物肯定致癌物可疑致癌物可疑致癌物潜在致癌物潜在致癌物砷及砷化物砷及砷化物丙烯晴丙烯晴氯仿氯仿联苯胺联苯胺碱性品
9、红碱性品红DDTDDT苯苯黄曲霉毒素黄曲霉毒素亚硝基脲亚硝基脲石棉石棉二甲基硫酸盐二甲基硫酸盐镉及镉化物镉及镉化物铬及铬的化合物铬及铬的化合物 镍及镍化物镍及镍化物四氯化碳四氯化碳2-2-萘胺萘胺氮芥氮芥二甲基肼二甲基肼氯乙烯氯乙烯铍及铍化物铍及铍化物钴、硒、铅、汞钴、硒、铅、汞4-4-氨基联苯氨基联苯菲那西丁菲那西丁肼肼(二)化学致癌物的代谢活化(二)化学致癌物的代谢活化一般将未经代谢活化、不活泼的间接致癌物称为一般将未经代谢活化、不活泼的间接致癌物称为前致前致癌物(癌物(precarcinogenprecarcinogen)经过体内代谢转变为化学性质活泼,寿命极短的致癌经过体内代谢转变为化
10、学性质活泼,寿命极短的致癌物称为物称为近致癌物(近致癌物(proximate carcinogenproximate carcinogen)。近致癌物进一步转变为带正电荷的亲电子物质,称为近致癌物进一步转变为带正电荷的亲电子物质,称为终致癌物(终致癌物(ultimate carcinogenultimate carcinogen)。前致癌物前致癌物 近致癌物近致癌物 终致癌物终致癌物Precarcinogens proximate carcinogens ultimate carcinogensPrecarcinogens proximate carcinogens ultimate carc
11、inogens终致癌物与终致癌物与DNADNA、RNARNA、蛋白质等生物大分子共价、蛋白质等生物大分子共价 结合而导致它们的损伤,从而引起细胞癌变结合而导致它们的损伤,从而引起细胞癌变其中其中DNADNA是终致癌物攻击的主要目标是终致癌物攻击的主要目标终致癌物与终致癌物与DNADNA结合导致结合导致DNADNA的化学修饰,形成的化学修饰,形成致致 癌物癌物-DNA-DNA加合物加合物在间接致癌物的代谢过程中涉及到一系列的酶类,在间接致癌物的代谢过程中涉及到一系列的酶类,其中最重要的活化酶是其中最重要的活化酶是混合功能氧化酶系统,包括混合功能氧化酶系统,包括 细胞色素细胞色素P450P450和
12、和P448P448细胞色素细胞色素P450P450(cytochrome P450,CYP450cytochrome P450,CYP450)基因多)基因多 态性与肿瘤关系的研究已逐步成为肿瘤分子流行病态性与肿瘤关系的研究已逐步成为肿瘤分子流行病 学研究的热点学研究的热点细胞色素细胞色素P450P450是一个超基因家族是一个超基因家族哺乳动物中,至少可分成哺乳动物中,至少可分成1010个家族,包括个家族,包括100100多个多个 基因基因CYPsCYPs表型和基因型的遗传多态性决定了不同个体表型和基因型的遗传多态性决定了不同个体 对不同致癌物代谢的差异性和肿瘤的易感性对不同致癌物代谢的差异性和
13、肿瘤的易感性细胞色素细胞色素P450P450主要存在于内分泌组织、平滑肌组主要存在于内分泌组织、平滑肌组 织、肝、肾、肺、脑及脂肪组织中的滑面内质网织、肝、肾、肺、脑及脂肪组织中的滑面内质网 上,在线粒体中也可检测出它的活性上,在线粒体中也可检测出它的活性 CYP450 CYP450催化催化前致癌物前致癌物 终致癌物终致癌物 细胞内生细胞内生 致癌或致突变致癌或致突变物大分子物大分子 水解产物排出体外水解产物排出体外(三)(三)DNADNA加合物的形成加合物的形成终致癌物与终致癌物与DNADNA结合导致结合导致DNADNA的化学修饰(的化学修饰(chemical chemical modifi
14、cation modification),构成),构成致癌物致癌物-DNA-DNA加合物加合物 DNADNA是终致癌物攻击的主要目标是终致癌物攻击的主要目标致癌物与致癌物与DNADNA的结合有非共价键及共价键两种方式的结合有非共价键及共价键两种方式DNADNA加合物形成后可以造成多种形式的加合物形成后可以造成多种形式的DNADNA损伤,如损伤,如 碱基替代、缺失、插入、颠换等碱基替代、缺失、插入、颠换等如:如:甲基硝基亚硝基胍(甲基硝基亚硝基胍(MNNGMNNG)可导致碱基烷化)可导致碱基烷化 双功能烷化剂可导致双功能烷化剂可导致DNADNA交联交联 亚硝胺类致癌物可引起亚硝胺类致癌物可引起D
15、NADNA单链、双链断裂单链、双链断裂这些损伤则进一步造成移码突变、点突变,使这些损伤则进一步造成移码突变、点突变,使DNADNA 复制时发生碱基配对错误复制时发生碱基配对错误DNADNA单链或双链的断裂及交联损伤则影响单链或双链的断裂及交联损伤则影响DNADNA复制与复制与 转录,从而形成体细胞恶变的分子基础转录,从而形成体细胞恶变的分子基础化学致癌物亦可与线粒体化学致癌物亦可与线粒体DNADNA交互作用,交互作用,形成致癌物修饰的线粒体形成致癌物修饰的线粒体DNADNA可能与细胞能量代谢障碍,离子内环境可能与细胞能量代谢障碍,离子内环境 失衡等有关失衡等有关DNADNA加合物在生物监测中具
16、有特别的意义加合物在生物监测中具有特别的意义检测加合物的水平可作为人体暴露致癌物检测加合物的水平可作为人体暴露致癌物 的标志的标志检测方法检测方法免疫法免疫法荧光法荧光法3232P-P-后标记法:灵敏度高,为测定后标记法:灵敏度高,为测定DNADNA加合物加合物 的最主要的方法的最主要的方法具体请参考具体请参考,冯峰冯峰,等等.DNA.DNA加合物检测,化学进展,加合物检测,化学进展,20092009;2121(2/32/3):503-513:503-513 (四)遗传因素影响对致癌物的敏感性(四)遗传因素影响对致癌物的敏感性遗传因素对酶体系活性的影响将影响到致癌物的代遗传因素对酶体系活性的影
17、响将影响到致癌物的代 谢活化谢活化。多环芳烃类化合物(多环芳烃类化合物(PAHPAH)其体内代谢活化主要由细)其体内代谢活化主要由细 胞色素胞色素P4501A1P4501A1(CYP1A1CYP1A1)基因编码的芳香烃羟化)基因编码的芳香烃羟化 酶(酶(AHHAHH)完成。)完成。AHHAHH在组织细胞内的浓度越高,该组织对化学致癌物在组织细胞内的浓度越高,该组织对化学致癌物 3 3,4-4-苯并芘的敏感性越强;苯并芘的敏感性越强;体外培养细胞内体外培养细胞内AHHAHH酶活性越高,芳香烃类化学致癌酶活性越高,芳香烃类化学致癌 物就越容易引起这种细胞的恶性转化。物就越容易引起这种细胞的恶性转化
18、。CYP1A1CYP1A1有两个多态位点,研究表明:有两个多态位点,研究表明:MspIMspI多态突变多态突变 型纯合子和型纯合子和Ile/ValIle/Val多态的多态的Val/ValVal/Val型增高酶的活性,型增高酶的活性,为肺癌的高危险因素之一,被称为肺癌易感基因。为肺癌的高危险因素之一,被称为肺癌易感基因。谷胱甘肽谷胱甘肽S S转移酶(转移酶(GSTsGSTs)是一类多功能的二聚蛋)是一类多功能的二聚蛋 白家族,主要催化还原型谷胱甘肽(白家族,主要催化还原型谷胱甘肽(GSHGSH)与体内)与体内 各种潜在毒性化学药物的结合反应,使其失去各种潜在毒性化学药物的结合反应,使其失去DNA
19、DNA 结合活性。结合活性。GSTM1GSTM1、GSTT1GSTT1、GSTP1GSTP1基因的突变和缺失,使其基因的突变和缺失,使其 表达产物表达产物GSTGST酶的解毒功能降低甚至缺如,从而酶的解毒功能降低甚至缺如,从而 增加患癌风险。增加患癌风险。(五)化学致癌物诱发的肿瘤与特定的基因改变有关五)化学致癌物诱发的肿瘤与特定的基因改变有关 细胞癌基因细胞癌基因 激活激活化学致癌物化学致癌物 抑癌基因抑癌基因 灭活灭活表现为特定的基因位点改变化学致癌物类型有关,表现为特定的基因位点改变化学致癌物类型有关,或与肿瘤类型有关。或与肿瘤类型有关。如烷化剂引起如烷化剂引起GAGA碱基置换,苯并芘引
20、起碱基置换,苯并芘引起GTGT改变;改变;在人肺癌在人肺癌K-RasK-Ras基因常见基因常见G-TG-T的改变,而结肠癌中的改变,而结肠癌中K-K-RasRas基因则常呈基因则常呈GAGA变化变化在人结肠癌中在人结肠癌中p53p53主要的突变类型为主要的突变类型为GAGA在原发性肝癌中却主要是密码子在原发性肝癌中却主要是密码子249249中的中的GTGT转换转换,这种特定位点的改变主要见于我国或南非肝癌病人,这种特定位点的改变主要见于我国或南非肝癌病人,被认为与黄曲霉毒素的暴露有关。被认为与黄曲霉毒素的暴露有关。过量饮酒已确定为上呼吸道、消化道、乳腺和大肠过量饮酒已确定为上呼吸道、消化道、乳
21、腺和大肠 等癌的危险因素。乙醛是乙醇代谢的终致癌物。等癌的危险因素。乙醛是乙醇代谢的终致癌物。乙醛在体内积累的乙醇脱氢酶与乙醛脱氢酶的等位乙醛在体内积累的乙醇脱氢酶与乙醛脱氢酶的等位 基因型基因型ADH2ADH2(1 1)、)、ADH3ADH3(1 1)和)和ALDHALDH(2 2)可增加)可增加 个体对此类乙醇相关癌的易感性个体对此类乙醇相关癌的易感性遗传因素的差异造成的对致癌物代谢活化的差异将遗传因素的差异造成的对致癌物代谢活化的差异将 影响宿主对致癌物的敏感性影响宿主对致癌物的敏感性致癌物的多样性及代谢体系的差异最终又决定了机致癌物的多样性及代谢体系的差异最终又决定了机 体对某一类致癌
22、物高度易感,而对另一类的致癌物体对某一类致癌物高度易感,而对另一类的致癌物 表现出相对的抗性表现出相对的抗性(六)化学致癌物的累积和协同效应(六)化学致癌物的累积和协同效应累积作用累积作用(summation effectsummation effect):指两种或多种致癌指两种或多种致癌物同时或相继作用于机体,其复合效应等于单独作用物同时或相继作用于机体,其复合效应等于单独作用之和。之和。协同效应协同效应(synergistic effectsynergistic effect):两种化学物同时):两种化学物同时进入机体后,其所产生生物学作用的强度远远超过各进入机体后,其所产生生物学作用的强
23、度远远超过各单独作用强度的总和。单独作用强度的总和。(七)常见的化学致癌物(七)常见的化学致癌物1 1、多环芳烃类化合物、多环芳烃类化合物 存在于石油、煤焦油、煤烟、沥青以及汽油、天然存在于石油、煤焦油、煤烟、沥青以及汽油、天然 气、煤等燃烧过程中,是污染大气的主要成分之一气、煤等燃烧过程中,是污染大气的主要成分之一这类含苯环的化学致癌物,致癌作用强,小剂量应这类含苯环的化学致癌物,致癌作用强,小剂量应 用就能引起局部组织细胞的恶变用就能引起局部组织细胞的恶变致癌性特别强的有致癌性特别强的有3 3,4-4-苯并芘苯并芘;1,2,5,6-;1,2,5,6-双苯并双苯并 芘,芘,3-3-甲基胆蒽及
24、甲基胆蒽及9,10-9,10-二甲基苯蒽等。二甲基苯蒽等。3 3,4-4-苯并芘苯并芘是煤焦油的主要致癌成分,还可由于有机物的燃烧是煤焦油的主要致癌成分,还可由于有机物的燃烧 而产生,它存在于工厂排出的煤烟,烟草点燃后的而产生,它存在于工厂排出的煤烟,烟草点燃后的 烟雾中。烟雾中。近几年肺癌发病率日益增加,公认与吸烟与城市大近几年肺癌发病率日益增加,公认与吸烟与城市大 气污染有密切关系。气污染有密切关系。烟熏和烧烤的鱼、肉等食品也含有较高的烟熏和烧烤的鱼、肉等食品也含有较高的3 3,4-4-苯苯 并芘,据调查与胃癌发病率较高有一定关系。并芘,据调查与胃癌发病率较高有一定关系。在肝经细胞色素氧化
25、酶在肝经细胞色素氧化酶P450P450系统氧化成环氧化物系统氧化成环氧化物,后者以其亲电子基团(不饱和的后者以其亲电子基团(不饱和的C-CC-C键)与核酸分键)与核酸分 子共价键结合而引起突变。子共价键结合而引起突变。2 2、芳香胺类、芳香胺类是一类含有苯环与氮原子的化学是一类含有苯环与氮原子的化学致癌物致癌物主要存在于各种着色剂、除草剂、主要存在于各种着色剂、除草剂、防氧化剂、人工合成染料中。防氧化剂、人工合成染料中。致癌物有致癌物有-萘胺、联苯胺、萘胺、联苯胺、4-4-氨氨基联苯等基联苯等与印染工人和橡胶工人的膀胱癌与印染工人和橡胶工人的膀胱癌发生率高有关。发生率高有关。许多染发剂即为此类
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